Материал: Статистическая теория систем. практикум. Володько А.В., Останков А.В

1.3.2. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

1.Собрать кодирующее устройство и проверить правильность его функционирования путем сравнения полученных кодовых комбинаций в КТ5 с разрешенными.

Здесь следует использовать результаты предыдущей лабораторной рабо-

ты.

2.Собрать декодирующий регистр, проверить правильность его работы по виду сигнала на выходах регистра. Что подтверждает отсутствие ошибки?

Ввести ошибку в четные или нечетные комбинации. Как изменяются сигналы на выходах декодирующего регистра? Что указывает на наличие ошибки?

Связи в декодирующем регистре Д10 с сумматором по модулю два Д13 устанавливаются в соответствии с заданным порождающим полиномом.

3.Собрать схему декодирующего устройства с обнаружением ошибок. (Для кода (7, 6) собирается схема на основе триггера четности).

Собрать схему декодирующего устройства с исправлением ошибки. (Для кода (7, 6) собирается схема декодирующего устройства с обнаружением ошибок на основе сумматора по модулю два). Зарисовать эпюры напряжений в основных точках схемы при подаче на вход декодирующего устройства комбина-

ции, совпадающей с двоичным представлением числа, равного Nст 5 + Nгр, где Nст - номер студента по журналу старосты, Nгр, - номер группы. Какая информация передается данной кодовой комбинацией?

Сделать выводы по работе в отношении корректирующих способностей заданного кода, алгоритма декодирования, результатов решения в декодирующем устройстве.

Декодирующие устройства различных корректирующих способностей содержат следующие блоки: декодирующий регистр Д10, сумматор по модулю два Д13, 8-разрядный регистр Д16.

Декодирующее устройство с обнаружением ошибок кроме указанных содержит также блоки: 4И-НЕ Д11, ЗИ-НЕ Д12, RS-триггер Д15, ЗИ-НЕ Д17. Выходом декодирующего устройства с обнаружением ошибок является КТ 15. При сборке схемы следует иметь в виду, что неиспользованные входы элементов И должны быть либо запараллены с другими входами, либо подключены к уровню ЛОГ1 (гнездо Г17). Если элемент 4И-НЕ Д11 (для кода (7, 6) требуется исключить из схемы, то для этого надо подключить к уровню ЛОГ «0» хотя бы один ее вход. Тогда на выходе Д11 будет действовать уровень ЛОГ «1» и следующий элемент Д12 будет эквивалентен двухвходовой схеме совпадения. Для всех кодов при декодировании с обнаружением ошибки хотя бы один вход элемента Д14 подключается к уровню ЛОГ «0» (гнезда 16, 18 и 40), поэтому на его выходе будет уровень ЛОГ «0» и задержанная кодовая комбинация с выхода

25

восьмиразрядного регистра Д16 будет проходить через сумматор по модулю два Д18 без изменения.

Для кода (7, 6) декодирующее устройство собирается с использованием схемы И-НЕ Д8 и триггера четности Д7. Надо использовать тот выход с триггера Д7, на котором в 8-м такте устанавливается уровень ЛОГ «1» при нечетном числе единиц в кодовой комбинации. Этот выход через гнездо 16 подключается ко входу элемента Д12 для формирования импульса сброса. На выходе элемента Д11 должен быть уровень ЛОГ «1». Для этого хотя бы один его вход должен быть подключен к уровню ЛОГ «0».

Декодирующее устройство с исправлением ошибки, кроме элементов Д10, Д13 и Д16, содержит элементы 4И Д14 и сумматор по модулю два Д18, выход которого КТ16 является выходом декодирующего устройства.

В декодирующем устройстве с обнаружением ошибок для кода (7, 6), построенном на основе одного разряда регистра сдвига Д10 и сумматора по модулю два Д13, свободные входы сумматора Д13 должны быть подключены к уровню ЛОГ «0» (например Г40), элемент Д11 должен иметь хотя бы на одном входе уровень ЛОГ «0», а соответствующий выход регистра подключается через гнезда Г16 ко входу элемента Д12.

1.3.3. Содержание отчета

В отчет по лабораторной работе должны входить:

результаты выполнения домашнего задания;

результаты выполнения лабораторного задания;

выводы по работе.

1.3.4. Контрольные вопросы

1.Какие виды декодирования Вы знаете? Какие виды декодирования возможны для кодов: а) (n, n – 1), d = 2; б) (7, 3), d = 4; в) (7, 4), d = 3?

2.В чем заключается принцип обнаружения ошибок для циклических кодов и как можно реализовать декодирующее устройство с обнаружением ошибок?

3.В чем заключается принцип исправления однократной ошибки для циклических кодов? Как можно реализовать декодирующее устройство с исправлением однократной ошибки?

4.Нарисовать структурную схему декодирующего устройства с обнаружением ошибок и представить таблицу состояний декодирующего регистра в течение n + 1 тактов при подаче на его вход кодовой комбинации с ошибкой. Что указывает на наличие ошибок? Какие кратности ошибок будут обнаружи-

ваться? Ответы дать для следующих порождающих полиномов: а) х + 1; б)

х3 + х + 1; в). х3 + х2 + 1;.г) х4 + х3 + х2 + 1; д) х4 + х2 + х + 1.

26

2. КОДИРОВАНИЕ И МОДУЛЯЦИЯ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ

2.1. Описание лабораторной установки

Отличительной особенностью лабораторного стенда является использование современных специализированных микропроцессорных систем кодирования, декодирования и визуализации информации.

Лабораторный стенд формирует одно рабочее место для двух студентов и обеспечивает проведение серии экспериментов учебного лабораторного практикума.

Лабораторный стенд выполнен в виде единого моноблока и содержит все необходимые для проведения лабораторных занятий узлы и устройства. Для изучения принципов кодирования/декодирования рекомендуется использовать внешний цифровой осциллограф.

Лабораторный стенд состоит из следующих функциональных узлов:

1.Передающий блок, выполняющий функцию оконечного передатчика линии связи. В состав передающего блока входит микропроцессорный кодер/модулятор с возможностью выбора типа кодирования и режима запуска, возможностью ручного набора данных с клавиатуры или автоматической генерации случайного числа, индикации передаваемого числа, ручного управления запуска цикла передачи (старт/стоп/сброс), а также индикации активации режима передачи сообщения.

2.Линия связи, моделирующая искажения сигнала в канале связи. В состав линии связи входит аддитивный сумматор и управляемый источник помехгенератор шума.

3.Приемный блок, выполняющий функции оконечного приемника – декодера линии связи. В состав блока входят микропроцессорный демодулятор/декодер с возможностью выбора типа кодирования, индикации принятой комбинации, а также индикатора режима приема сообщения. Встроенный блок индикации отображает ткущую информацию: тип кодирования, количество переданных и приняты комбинаций, количество обнаруженных ошибок, действующие напряжения сигнала S и шума N.

Лабораторный стенд позволяет изучать особенности цифрового кодирования следующих видов:

– Бинарное кодирование стандарта NRZ, NRZI, код «Манчестер» и «Дифференциальный Манчестер»;

– Тринарное кодирование RZ, AMI, HDB3, MLT-3, 4B/3T;

– Тетрадное кодирование стандарта 2B1Q;

– Кодирование с использованием кодов замещения 4В/5В;

– Амплитудная модуляция;

– Частотная модуляция;

– Фазовая модуляция;

27

– Квадратурная модуляция QAM;

Предусмотрена оценка влияния помех (помехоустойчивость) при различных методах кодирования.

Порядок сборки и включения установки

–Провести внешний осмотр установки и убедится в отсутствии механических повреждений корпуса и шнура питания.

–Подсоединить шнур питания к установке.

Примечание: контакт защитного заземления подключен к центральному электроду разъема электропитания стандарта «EURO»;

– Шнур питания подключить к однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц и заземленным центральным электродом по стандарту «EURO».

Запрещается эксплуатировать установку при снятом кожухе.

Рис. 2.1. Вид передней панели лабораторного стенда «Кодирование и модуляция информации в системах связи».

Здесь цифрами красного цвета обозначены:

1.Переключатель «Сеть» сетевого электропитания стенда. В верхнем положении электропитание включено, в нижнем – отключено.

2.Кнопка «Старт» запуска циклической передачи информации.

3.Кнопка «Стоп» остановки циклической передачи информации.

4.Кнопка «Сброс» обнуления всех текущих параметров режима передачи комбинации.

5.Коаксиальный контакт «Синхронизация» для синхронизации внешнего осциллографа.

28

6.Кнопка «Случайное число» однократной генерации числа датчиком случайных чисел.

7.Кнопка «Тип кодирования» выбора текущего вида кодирования: NRZ, NRZI, Манчестер, Дифф. Манчестер, RZ, AMI, HDB3, MLT-3, 4B/3T, 2B1Q, АМ, ЧМ, ФМ, QPSK, QAM, 4B/5B(NRZ), 4B/5B(NRZI), 4B/5B(MLT-3).

8.Кнопка «Однократный запуск» ручной передачи одиночной комбина-

ции.

9.Индикатор «Передача» сигнализирующий о процессе передачи комби-

нации.

10.Клавиатура ручного ввода шестнадцатеричной цифровой комбинации. Кнопка «#» – вызов меню установки параметров лабораторной установки:

Пункт «А: Синхронизация», выбор параметров осуществляется последовательным нажатием кнопки «А» клавиатуры.

Возможные варианты режима синхронизации:

–«Импульс», синхронизация в виде импульса, определяющего начало передачи выбранной восьмибитной комбинации;

– «Тактовый сигнал», синхронизация в виде тактовых синхроимульсов, определяющих каждый байт комбинации;

– «NRZ», при этом осуществляется генерация текущей кодовой комбинации без кодирования. Используется для сравнения осциллограмм последовательного потока информации, подлежащей кодированию и результирующему коду.

Пункт «В: Тип ввода». Выбор параметров осуществляется последовательным нажатием кнопки «В» клавиатуры.

Возможные варианты выбора типа ввода информации:

–«Нех», ввод информации осуществляется в шестнадцатиричной системе счисления (с использованием кнопок «0-9» и «А-D» клавиатуры);

–«Bin», ввод информации осуществляется в двоичной системе счисления (с использованием кнопок «0» и «1» клавиатуры).

Пункт «С: Запуск генератора случайного числа». Выбор параметров осуществляется последовательным нажатием кнопки «С» клавиатуры.

Возможные варианты запуска генератора случайных чисел:

– «В цикле», при этом в каждом последующем цикле будет сгенерировано новое случайное число;

– «Постоянно», при этом в каждом последующем цикле будет повторятся одно и тоже случайное число, сгенерированное в первом цикле.

Пункт «D: режим отображения информации». Выбор параметров осуществляется последовательным нажатием кнопки «D» клавиатуры.

Возможные режимы отображения информации:

– «Отображать», при этом текущая передаваемая кодовая комбинация будет отображаться индикатором «Передаваемое число» (11 рис. 2.1).

– «Скрывать», при этом текущая кодовая комбинация не будет отображаться индикатором «Передаваемое число» (11, рис. 2.1). Режим «Скрывать»

29